Análise de Sistemas Contínuos por Série de...

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Sinais e Sistemas Eng. da Computação Análise de Sistemas Contínuos por Série de Fourier Prof. Aluizio Fausto Ribeiro Araújo Depto. of Sistemas de Computação Centro de Informática - UFPE ES 413 Sinais e Sistemas Capítulo 6

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Sinais e SistemasEng. da Computação

Análise de Sistemas Contínuos por Série de Fourier

Prof. Aluizio Fausto Ribeiro AraújoDepto. of Sistemas de Computação

Centro de Informática - UFPE

ES 413 Sinais e Sistemas

Capítulo 6

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1-2Sinais e SistemasEng. da Computação

Conteúdo• Introdução

• Representação de Sinal Periódico por Série de Fourier Trigonométrica

• Existência e Convergência de Série de Fourier

• Série de Fourier Exponencial

• Resposta de Sistemas LTIC a Entradas Periódicas

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1-3Sinais e SistemasEng. da Computação

Introdução (i)– Nas engenharias elétrica e de computação, os sinais costumam ser

tratados em termos de seus espectros de freqüência e os sistemas em termos de suas respostas de freqüência.

– Este capítulo, como os próximos, discutem a representação espectral de sinais que, por sua vez, são expressos como somatórios de funções senoidais ou exponenciais.

• Mostra-se que um sinal periódico pode ser representado por somatório de funções senoidais ou exponenciais de várias freqüências.

• Estes resultados são extensíveis a sinais aperiódicos (Cap. 7) e sinais discretos no tempo (Cap. 9) que podem ser gerados a partir de amostragem de sinais contínuos (Cap. 8).

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1-4Sinais e SistemasEng. da Computação

Representação de Sinal Periódico (i)• Preliminares

[ ]

. freq. de senoidal da harmônico o é freq. de Senoidal (iv)

;2 radianos em freqüência ,1 período

, freqüência :)2senou 2cos ( senoidal uma para Possuir, (iii)

reais; números e para ,)()()(

: período pelo sinal o sob área mesmaTer (ii);, intervalo noExistir (i)

:por se-acaracteriz sinal Este .)( de lfundamenta período de chamado é adeperiodicid de condição a satisfaz que der menor valo O

)()( : período com )( periódico sinal um Seja

00

000

0

000

0

0

00

0

0

0

fésimonnf

ff

T

ftftf

badttxdttxdttx

T

txT

tTtxtxTtx

Tb

bT

Ta

a

==

==

∞∞−

∀+=

∫ ∫∫++

πω

ππ

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1-5Sinais e SistemasEng. da Computação

Representação de Sinal Periódico (ii)• Definição

– Representação de um sinal periódico por uma série trigonométrica de Fourier:

que se- tem,2 que lembrando

)sen()cos()(

)(sen)(cos)(

))/2()/1(( lfundamenta da período mesmo o com periódico sinal um é )( :Importante ePropriedad

sencos)( :como definida

é ) lfundamenta freqüência (paraFourier de trica trigonomésérieA

00

100000000

1000000

000

1000

0

πω

ωωωω

ωω

ωπ

ωω

ω

=

++++=+

∴++++=+

==

++=

=

=

=

T

TntnbTntnaaTtx

TtnbTtnaaTtx

fTtx

tnbtnaatx

nnn

nnn

nnn

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1-6Sinais e SistemasEng. da Computação

Representação de Sinal Periódico (iii)• Definição

– Representação de um sinal periódico por uma série trigonométrica de Fourier:

– Em conclusão, um sinal periódico x(t) com período T0 pode ser expresso como um somatório de uma senóide de freqüência f0 e suas harmônicas. Esta séria infinita é conhecida como série de Fourier trigonométrica.

)(sencos)(

)2sen()2cos()(

10000

10000

txtnbtnaaTtx

ntnbntnaaTtx

nnn

nnn

=++=+

∴++++=+

∑∞

=

=

ωω

πωπω

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1-7Sinais e SistemasEng. da Computação

Representação de Sinal Periódico (iv)• Cálculo dos Coeficientes da série de Fourier

– Para determinar os coeficientes, necessita-se do cálculo de I:

:Fourier de série da equação da lados dois os se-integrando , se-Calcula

,0cossen

2

0sensen

se- temteanologamen ,

2

0coscos

)cos()cos(21

coscos

0

00

000

000

0000

0

0

0

000

a

mntdtmtn

mnT

mntdtmtn

mnTmn

tdtmtnI

tdtmntdtmntdtmtnI

T

T

T

TTT

∀=

=

≠=

=

≠==

−++==

∫∫∫

ωω

ωω

ωω

ωωωω

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1-8Sinais e SistemasEng. da Computação

Representação de Sinal Periódico (v)• Cálculo dos Coeficientes da série de Fourier (continuação)

[ ]

[ ] ?coscos e 0cossen,0cos

cossen

coscoscoscos)(

:expressão a se-integrando e cospor Fourier de série da equação da lados dois ospor se-ndomultiplica , se-Calcula

. e 0sencos periódicas fun. para pois

,)(1

sencos)(

000

0

000

000

00000

00000

100

100000

0

00000

00

1000

===

+

+=

===

=∴

++=

∫∫∫

∑ ∫

∑ ∫∫∫

∫∫∫

∫∑ ∫∫∫∫

=

=

=

TTT

n Tn

n Tn

TT

n

TTT

Tn Tn

Tn

TT

tdtmtntdtmtntdtn

tdtmtnb

tdtmtnatdtmatdtmtx

tma

Tadtatdtntdtn

dttxT

atdtnbtdtnadtadttx

ωωωωω

ωω

ωωωω

ω

ωω

ωω

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1-9Sinais e SistemasEng. da Computação

Representação de Sinal Periódico (vi)• Cálculo dos Coeficientes da série de Fourier (continuação)

∫∫

∫∫

=∴=

=∴=

==

00

00

0

00

00

0

00

00

000

sen)(2

2sen)(

:se- tem)sendor multiplica o se-o(utilizand análogo modo e

cos)(2

2cos)( Logo,

2coscos :

que em aquele exceto zero, a iguais são ) para integrais várias(as somatório do scomponente todos termoúltimo Neste

Tn

n

T

Tn

n

T

T

tdtmtxT

bTb

tdtmtx

tm

tdtmtxT

aTa

tdtmtx

Ttdtmtnmn

mn

ωω

ω

ωω

ωω

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1-10Sinais e SistemasEng. da Computação

Representação de Sinal Periódico (vii)• Cálculo dos Coeficientes da série de Fourier

– Em resumo, seja uma série de Fourier (para um sinal real ou complexo – x(t)):

=

=

=

==

++=∞

=

0

0

0

00

00

00

000

1000

sen)(2

cos)(2

)(1

)/2(2 :por dados são escoeficient Cujos

sencos)(

Tn

Tn

T

nnn

tdtntxT

b

tdtntxT

a

dttxT

a

Tf

tnbtnaatx

ω

ω

ππω

ωω

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1-11Sinais e SistemasEng. da Computação

Representação de Sinal Periódico (viii)• Forma Compacta da Série de Fourier

– Para um sinal real, os coeficientes an e bn são reais para todo n. Assim a série de Fourier pode ser expressa na sua forma compacta:

– Observação: Como os coeficientes e o ângulo são reais então nas próximas discussões x(t) é assumida como real, a não ser quando for dito o contrário.

( ) ( )

−=

+=

=

++=

=∑

n

nn

nnn

nnn

ab

baC

aC

tnCCtx

1

22

00

100

tan

:por dados são escoeficient ujosc ,)cos()(

θ

θω

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1-12Sinais e SistemasEng. da Computação

Representação de Sinal Periódico (ix)• O Espectro de Fourier

– Para uma série de Fourier trigonométrica e compacta, pode-se traçar o gráfico da amplitude Cn por n (espectro de amplitude) e o gráfico da fase por n (espectro de fase):

– O espectro de freqüência de um sinal x(t) constitui sua descrição no domínio da freqüência, enquanto que na descrição no domínio do tempo, o sinal é especificado como função do do tempo.

síntese.ou ãoreconstruç sua permitem e )( sinal do freqüência de conteúdos os mostram espectros Estes

.)( de freqüência de espectros os compõem acima gráficos Os . e de sescalonada versõessão acima

gráficos os então , freqüência à alproporcion é Como 0

tx

txC

nn

nn

==

××=

ωθωω

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1-13Sinais e SistemasEng. da Computação

Representação de Sinal Periódico (x)• Série de Fourier compacta

– Exemplo:Encontre a série de Fourier trigonométrica para o sinal periódico x(t), mostrado na figura abaixo.

:por dados são escoeficient cujos sencos)(

rad/seg 22211 figura, Pela

1000

000

000

∑∞

=

++=

===⇒==⇒=

nnn tnbtnaatx

Tf

TfT

ωω

ππωπ

π

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1-14Sinais e SistemasEng. da Computação

Representação de Sinal Periódico (xi)• Série de Fourier compacta

– Exemplo (continuação):

( )

+

++=

+===

+=

+−

+−=

∴==

=−===

∫∫

∫∫

∫ ∫

=

−−

12

20

2/0

0

2

0

22

2/

0

2/0

0

0

2/

0

2/

00

2sen42cos1612

1504.0)( Portanto,

1618

504.02sen2

sen)(2

1612

504.0)2()

21

(2sen22cos

21

2cos2

cos)(2

504.0211

)(1

0

0

0

n

t

Tn

t

n

t

Tn

T

tt

ntnntn

tx

nn

ntdtetdtntxT

b

nn

entnnta

ntdtetdtntxT

a

edtedttxT

a

π

π

π

ππ

πω

πω

ππ

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1-15Sinais e SistemasEng. da Computação

Representação de Sinal Periódico (xii)• Série de Fourier compacta

– Exemplo (continuação):

( )

( ) ( )

( ) ( )

=

−−−−

=

=

−+

+=

−=−=

++−=

−=

+=

++

+=+=

==

++=

+

++=

1

12

112

211

2

2

2

2

222

00

100

12

)4tan2cos(1612504.0504.0)( ,Finalmente

4tan4tan2161

1618tantan

1612504.0

1618

1612504.0

504.0

:))cos()(( compacta série de termosEm

2sen42cos)161(

21504.0)( Para

n

n

nn

nnn

nnn

n

nntn

tx

nnnnn

ab

nnn

nbaC

aC

tnCCtx

ntnntn

tx

θ

θω

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1-16Sinais e SistemasEng. da Computação

Representação de Sinal Periódico (xiii)• Série de Fourier compacta

– Exemplo (continuação): Espectros da série de Fourier compacta.

– Um sinal tem identidade dual: no domínio do tempo (x(t)) e no domínio da freqüência (espectros de Fourier). Uma identidade complementa a outra e juntas melhoram entendimento do sinal.

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1-17Sinais e SistemasEng. da Computação

Representação de Sinal Periódico (xiv)• Série de Fourier compacta

– Exemplo: Ache série de Fourier trigonométrica compacta para x(t).

:por dados são escoeficient cujos ,

23

21)1(2

212

)(

onde sencos)(

rad/seg 2

2211

2 figura, Pela

1000

000

000

<<−

<=

++=

===⇒==⇒=

∑∞

=

ttA

tAttx

tnbtnaatx

Tf

TfT

nnn ωω

ππ

πω

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1-18Sinais e SistemasEng. da Computação

Representação de Sinal Periódico (xv)• Série de Fourier compacta

– Exemplo (continuação):

=∴−+=

=++=−

+=−+=

==

===

∫∫

∫∫

∫∫∫

∫∫∫

−−

2sen

8sen)1(2

22

sen222

0000cos2cos2

cos2cos)1(222cos2

22

periódico é sinal o pois ,0)(21

sen)(2

;cos)(2

;)(1

22

2/3

2/1

2/1

2/1

2/3

2/1

2/3

2/1

2/1

2/1

2/3

2/1

2/1

2/1

2/3

2/10

00

000

0

000

ππ

ππ

ππ

πππ

ωω

nn

AbtdtntAtdtnAtb

tdtntAtdtnA

tdtntAtdtntAtdtnAta

dttxa

tdtntxT

btdtntxT

adttxT

a

nn

n

Tn

Tn

T

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1-19Sinais e SistemasEng. da Computação

Representação de Sinal Periódico (xvi)• Série de Fourier compacta

– Exemplo (continuação):

( )

( ) ( )

( ) ( )

+++−+++−=

=∞−=

−=

=+===

++=

−−

−=

=−

==∴

−−−

=

=

+

...)7cos(491

)5cos(251

)3cos(91

)cos(8

)(

2/3tantantan

,;0

:))cos()(( compacta série de termosEm

)12sen()1()12(

18)(

15,11,7,3 para)/8(

13,9,5,1 para)/8(

par para0

22222

111

2200

100

1

122

2

2

ππππ πππππ

πθ

θω

ππ

π

π

ttttA

tx

ab

bbaCaC

tnCCtx

tnn

Atx

nA

nA

n

b

n

nn

nnnn

nnn

n

n

n

K

K

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1-20Sinais e SistemasEng. da Computação

Representação de Sinal Periódico (xvii)• Série de Fourier compacta

– Exemplo (continuação): Espectros da série de Fourier trigonométrica compacta para um sinal periódico triangular.

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1-21Sinais e SistemasEng. da Computação

Representação de Sinal Periódico (xviii)– Um sinal periódico pode ser representado por um somatório

senoidais ou de exponenciais. Se a freqüência do sinal periódico for f0 o sinal pode ser expresso por uma soma ponderada de uma senóide de freqüência f0 e seus harmônicos. O sinal periódico pode ser reconstruído a partir do conhecimento das amplitudes e fases dos componentes senoidais.

– Se um sinal periódico x(t) tiver:

• Simetria par então a série de Fourier só contém termos em cosseno e o termo DC.

• Simetria impar então a série de Fourier só contém termos em seno.

• Nenhuma simetria então a serie de Fourier contém ambos termos.

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1-22Sinais e SistemasEng. da Computação

Existência e Convergência de SF (i)• Observações

– Para existir, uma série trigonométrica de Fourier, deve ter seus coeficientes finitos. A existência destes coeficientes é assegurada se x(t) for absolutamente integrável sobre um período:

– Em pontos de descontinuidade, a série de Fourier x(t) converge para a média dos valores de x(t) em ambos os lados das descontinuidades.

– O espectro de amplitude da série de Fourier para um sinal periódico x(t) com saltos de descontinuidade decai suavemente com a freqüência. Neste caso, são necessários vários termos na série de Fourier para aproximar x(t) de uma faixa de erro desejada.

– O espectro de amplitude da série de Fourier para um sinal periódico x(t) suave decai rapidamente com a freqüência e poucos termos são necessários para aproximar x(t) de uma faixa de erro desejada.

∞<∫0

)(T

dttx

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1-23Sinais e SistemasEng. da Computação

Série de Fourier Exponencial (i)• Motivação:

– Utilizar a equação de Euller para expressar as funções senoidaisem termos de funções exponenciais. Em seguida, escrever as séries de Fourier em termos de exponenciais.

( )( )

período. um sobre intregra os e inteiro) ( por eq. da lados os ambos

se-multiplica : de valoresoscalcular necessário é série aescrever Para

.],[ de varia que note ,)(

:periódico sinal um para lexponenciaFourier de série adefinir se-Pode

sencos

sencos a eequivalent é que

)2/1(sen

)2/1(cos

:por dada éEuller de equaçãoA

0

0

me

D

neDtx

je

je

eej

ee

tjm

n

n

tjnn

j

j

jj

jj

ω

ω

ϕ

ϕ

ϕϕ

ϕϕ

ϕϕ

ϕϕ

ϕ

ϕ

−∞=

−−

∞−∞=

−=

+=

−=

+=

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1-24Sinais e SistemasEng. da Computação

Série de Fourier Exponencial (ii)• Definição:

– Note que, a série de Fourier exponencial:

• Tem forma mais compacta que a série trigonométrica;

• Tem expressão para cálculo dos coeficientes da série mais compacta que a série trigonométrica.

∫∫

∫∫

∫∑∫

−−

−∞

−∞=

=∴=

≠=−+−

===

=

0

0

0

0

0

0

0

0

0

00

0

0

)(1)(

:escrita-reser pode acima integral primeira a Logo,

0)sen()cos(

)(

00

00

0)0(

)(

)(

T

tjnnnT

tjn

T

T

j

T

tmnj

T

tmtnj

nnT

tjm

dtetxT

DTDdtetx

nmdttmnjtmn

nmTdtedte

dteDdtetx

ωω

ω

ωωω

ωω

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1-25Sinais e SistemasEng. da Computação

Série de Fourier Exponencial (iii)• Coeficientes da SF Trigonométrica e da SF Exponencial:

)(21

sen)(cos)(1

e )(21

sen)(cos)(1

]sen)[cos(1

)(1

:se- tem,0 Para

)(1

se- tem0 Para

)(1

00

00

00

0

0

0

0

00

00

00

00

0000

000

00

0

nnTTn

nnTTn

TT

tjnn

T

T

tjnn

jbatdtntxTj

tdtntxT

D

jbatdtntxTj

tdtntxT

D

dttnjtntxT

dtetxT

D

n

aDdtetxT

Dn

dtetxT

D

+=+=

−=−=

∴−==

=∴==

=

∫∫

∫∫

∫∫

ωω

ωω

ωωω

ω

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1-26Sinais e SistemasEng. da Computação

Série de Fourier Exponencial (iv)• Coeficientes da SF Trigonométrica e da SF Exponencial:

– Os resultados anteriores são válidos para sinal x(t) real ou complexo.

– Se o sinal e seus coeficientes forem reais, tem-se que Dn e D-n

são conjugados. Além disto,

nnnn

nnn

jnn

jnn

jn

ab

j

nnnn

DD

nCDD

eCD

eCD

CaD

eCebajba

n

nnn

n

θθ

θ

θθ

−=∠=∠

≠==

=

=

==

∴=+=−

−−

021

Portanto,

21

21)()(

000

tan22

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1-27Sinais e SistemasEng. da Computação

Série de Fourier Exponencial (v)• Série de Fourier Exponencial

– Exemplo: Encontre a série de Fourier exponencial para o sinal periódico x(t), mostrado na figura abaixo.

:por dados são escoeficient cujos )(

rad/seg 22211 figura, Pela

2

000

000

∑∞

−∞=

=

===⇒==⇒=

n

ntjneDtx

Tf

TfT ππω

ππ

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1-28Sinais e SistemasEng. da Computação

Série de Fourier Exponencial (vi)• Série de Fourier Exponencial

– Exemplo (continuação):

.conjugados são e

complexos; são escoeficient Os :sObservaçõe -

411

504.0)()( Portanto,

41504.0

)221(

1̀11

;)(1

2

0

)221(

0

)221(

0

22/

0

0

0

0

nn

n

n

ntj

n

tjnn

tnjtnjntjtn

T

tjnn

DD

D

enj

txeDtx

nje

njdtedteeD

dtetxT

D

−∞=

−∞=

+−+−−−

=

=

+=∴=

+=

+

−===

=

∑∑

∫∫

ω

π

ππ

ω

πππ

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1-29Sinais e SistemasEng. da Computação

Série de Fourier Exponencial (vii)• Série de Fourier Exponencial

– Exemplo (continuação):

K0111

0111

0000

122

96.75122.0)41(17504.0

)1(41504.0

96.75122.0)41(17504.0

)1(41504.0

0504.0504.0)0(41

504.0

:então ,)/(tan;)()(;41

504.0

.polar forma sua em expressos são

escoeficient os opção, Nesta . de ângulo o e magnitude aou , de reale imaginária partes as se-utiliza is,exponencia espectros os traçar Para

=∠=⇒+=−+

=

−=∠=⇒−=+

=

=∠=⇒=+

=

−=∠+=+

=

−−−

DDjj

D

DDjj

D

DDj

D

abDbaDnj

D

eD

DD

nnnnnnn

Djn

nn

n

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1-30Sinais e SistemasEng. da Computação

Série de Fourier Exponencial (viii)• Série de Fourier Exponencial

– Exemplo (continuação): Espectros da série de Fourier exponencial.

– O espectro de amplitude é uma função par de ? e o espectro de ângulo é uma função ímpar de ? .

– Consideração de valores negativos de freqüências (? =-n? 0) indica que um componente exponencial (exp (-jn? 0t)) existe na série.

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1-31Sinais e SistemasEng. da Computação

Série de Fourier Exponencial (ix)• Série de Fourier Exponencial

– Exemplo: Dado os espectros de uma série de Fourier trigono-métrica, esboce o espectro da série de Fourier exponencial e verifique os resultados analiticamente.

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1-32Sinais e SistemasEng. da Computação

Série de Fourier Exponencial (x)• Série de Fourier Exponencial

– Exemplo: Os componentes nos espectros trigonométricos geram os mesmos componentes nos espectros exponenciais e seus simétricos com relação à origem. As amplitudes são divididas por dois e os ângulos são os mesmos.

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1-33Sinais e SistemasEng. da Computação

Série de Fourier Exponencial (xi)• Série de Fourier Exponencial

– Exemplo (continuação):

idênticas. são expressões as logo]22[

][4][616)(

]22[

]44[]66[16)(

)( :lexponenciaFourier de série a Para

49cos4

26cos8

43cos1216)(

)cos()( :compacta caigonométriFourier tr de Série

)4/9()4/9(

)2/6()2/6()4/3()4/3(

94/94/

62/62/34/34/

100

0

ππ

ππππ

ππ

ππππ

ω

πππ

θω

−−−

−−−−−−

−−

−−−−

−∞=

=

++

+++++=

++

+++++=

=

−+

−+

−+=

++=

tjtj

tjtjtjtj

tjjtjj

tjjtjjtjjtjj

n

tjnn

nnn

ee

eeeetx

eeee

eeeeeeeetx

eDtx

ttttx

tnCCtx

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1-34Sinais e SistemasEng. da Computação

Série de Fourier Exponencial (xii)• Série de Fourier Exponencial

– Exemplo: encontre a série de Fourier exponencial e trace seus espectros para um trem de impulsos (figura abaixo). A partir deste resultado, esboce os espectros trigonométricos e escreva as séries de Fourier trigonométrica.

∫∑

∑−

−∞=

−∞=

===

=≡−

0

0

0

0

0

0

)(1

onde ,)()( :Série

/2 figura na ,)( :impulsos de Trem

0

000

T

tjnTn

n

tjnnT

Tn

dtetT

DeDttx

TnTt

ωω δδ

πωδδ

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1-35Sinais e SistemasEng. da Computação

Série de Fourier Exponencial (xiii)• Série de Fourier Exponencial

– Exemplo (continuação):

)]3cos2cos(cos21[1

)(

é série a ,03,2,1;2

2;1

;021 :trico trigonoméespectro o Para

11)()( :Fourier de série na doSubstituin

1)(1

:)()( onde /2)/2,(- integração de intervalo o se-Escolhe

0000

0

0000

2

00

0

/2

/2-0

00

0

00

0

0

0

0

0

K

K

++++=

======

=∠≠==

===

=∴=

=

−∞=

−∞=

∑∑

tttT

t

nT

DCT

DC

DnCDD

eT

eT

ttx

TDdtet

TD

ttTT

T

nnn

nnnnn

n

tT

jn

n

tjnT

n

T

T

tjnn

T

ωωωδ

θ

θ

δ

δ

δδ

πω

ω

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1-36Sinais e SistemasEng. da Computação

Série de Fourier Exponencial (xiv)• Largura de Banda (Bandwidth) de um Sinal:

– A largura de banda (ou de faixa) de um sinal é a diferença entre a menor e a maior componente de freqüência das componentes espectrais do sinal (valores negativos não são considerados).

• Efeito de Simetria em Série de Fourier Exponencial:

– Para x(t) tendo simetria par, bn=0, Dn=an/2 (valor real):

• Ângulo de Dn pode ser 0 ou ±p.

• Calcular Dn só requer integração sobre metade do período.

– Para x(t) com simetria ímpar, an=0, Dn=-jbn/2 (valor imaginário):

• Ângulo de Dn pode ser 0 ou ±p.

• Calcular Dn só requer integração sobre metade do período.

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1-37Sinais e SistemasEng. da Computação

Respostas de Sistemas LTIC a Entradas Periódicas (i)• Definição

– Um sinal periódico pode ser expresso pelo somatório de exponenciais (ou senoidais) não cessantes.

– A maneira conhecida de determinar a resposta em um sistema LTIC pode ser empregada para determinar respostas de um sistema LTIC a entradas periódicas. Assim, um sinal periódico x(t) de entrada com período T0 pode ser expresso como:

4444 34444 2143421saída

n

tjnn

entrada

n

tjnn

n

tjnn

tjtjntj

tyejnHDeD

TeDtx

ejHee

)()( :inferir faz elinearidadA

2,)(por expresso é perídico sinal um Como

)( :par o produz entrada uma LTIC, Sistema

00

0

00

0

00

=⇒

==

∑∑

∑∞

−∞=

−∞=

−∞=

ωω

ω

ωωω

ω

πω

ω

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1-38Sinais e SistemasEng. da Computação

Respostas de Sistemas LTIC a Entradas Periódicas (ii)– Exemplo: um retificador de onda completa (figura) produz um

sinal dc a partir de um sinal senoidal. O sinal x(t) retificado (gráfico) é então aplicado à entrada de um filtro RC passa-baixa para supressão da componente ac resultando em um sinal dc com uma ondulação residual. Encontre: a saída do filtro, a saída e o valor rms da ondulação de tensão.

Retificadorde ondacompleta

Filtro RC

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1-39Sinais e SistemasEng. da Computação

Respostas de Sistemas LTIC a Entradas Periódicas (iii)– Exemplo (continuação):

∫∑∞

−∞=

−∞

−∞=

−=

−===

==

n

ntj

ntjn

n

ntjn

en

tx

ndtteDeDtx

Ttx

22

20

22

00

)41(2

)( que se- temLogo

)41(2

sen1

para ,)( Assim,

:2 e período com )( retificado sinal o paraFourier de Série

π

ππ

ωππ

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1-40Sinais e SistemasEng. da Computação

Respostas de Sistemas LTIC a Entradas Periódicas (iv)– Exemplo (continuação):

ondulação. pela isresponsáve termosos são

Fourier de série na termosdos restante o constante, termoo é 2

termoO

:acima equação na )2( e de valoresos se-doSubstituin

)2()()( que se-Lembre

131)( logo ,

131)( é ncia transferêde função sua

)()()13( :RC filtro do Descrição

20

0

π

ω

ωω

ω

njHD

enjHDejnHDty

jjH

ssH

txtyD

n

n

ntjn

n

tjnn ∑∑

−∞=

−∞=

==

+=

+=

=+

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1-41Sinais e SistemasEng. da Computação

Respostas de Sistemas LTIC a Entradas Periódicas (v)– Exemplo (continuação): Sinal constante mais ondulação.

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1-42Sinais e SistemasEng. da Computação

Exercícios Recomendados• Propostos para o MATLAB ou SCILAB

– Todos

• Problemas– 6.1-1 até 6.1-7.

– 6.3-1 até 6.3-7.

– 6.4-1 até 6.4-3.